第2章 可编程控制器的接线.docx

第2章可编程控制器的接线本章以OMRON公司C200HX/HG/HE系列的PLC为例，介绍该型号PLC的底板、电源、CPU、I/O单元、RS232通信电缆和安装环境PLC接线是使用PLC时首先遇到的问题2.1底板、电源与CPUC200H系列属于完全模块化的PLC，多个模块安装在底板上，多个机架用电缆连接在一 起，可以组成一个PLC系统2.1.1底板底板用于安装CPU、电源、I/O单元和其它特殊单元底板分为两类：（1） CPU底板，该底板上装有CPU、电源和I/O单元CPU底板分为3槽、5槽、8 槽和10槽，例如C200HW-BC051底板具有5个槽2） I/O扩展底板，该底板上没有CPU，只有电源和I/O单元该底板也分为3、5、8、 10槽，该底板只有使用专用的连接电缆与CPU底板连接才能工作一个CPU底板可以扩展 多个I/O底板，但是CPU底板与最后一个I/O扩展底板之间的距离必须小于12米使用中注意底板槽的序号，因为这些序号就是标准I/O单元的地址，底板上的槽是从左 向右排序，最左边的槽是0槽2.1.2电源电源单元向CPU和I/O单元提供电源，电源单元有直流（DC）和交流（AC）两种的输 入，可以按照需要选择。

PA204S电源单元：该电源单元采用交流输入，可以连接100-120V或200-240V电源，使用时注意按照电源 的电压调整接线该电源还可以输出直流24V，该电源的范围在19.2-28.8V，输出电流为0.8A该24V电 源可以用于PLC的外电路在电源接线时，在电源单元和供电电源之间应该连接1:1的隔离变压器，该变压器的付 边不接地，这样可以减小PLC和大地之间的噪声，还可以保证人员的安全该变压器的容量 按照每个机架120VA设计接线时注意LG端子和GR端子的作用，GR端子应该接大地，注意接线电阻不大于100 Q （采用线芯截面为2mm2的线）而LG端子是电源过滤器的中间抽头，一般不要求接地， 但是当干扰很大时，可以将该端子与GR连接在一起接地但是最好不要将PLC和PLC外的设备共用一个接地点电源接线图见图2-1LGGRAC输入电压选择.24V直流输出0. 8A图2-1 PA204S电源模块接线图电源中断问题：PLC内装了一个时序电路，该电路可以处理电源瞬时断电或欠压产生的误动作该电 路对待不大于10ms的短暂电源故障不予处理，如果电源中断10-25ms，且提供给CPU的工 作电压低于额定值的85%时，则该电路使PLC停止工作，输出自动断开，当恢复到85%以上 时，该电路使PLC自动恢复运行。

电源输入电压波动：电源电压为100〜120V的交流电源，允许波动85〜132V电源电压为200〜240V的交流电源，允许波动170〜264V电源电压为24V的直流电源，允许波动19.2〜28V2.1.3 CPU（1）CPU的技术指标：本系列共有11种CPU型号，它们的技术指标如下：（a） 用户程序存储器存放梯形图的存储器，就是用户存储器，该存储器容量越大，用户程序就可以越复杂b） 数据存储器梯形图程序运行过程中和PLC运行过程中的数据就存储在这个存储器中c） 扩展存储器CPU单元上可以安装扩展存储器，扩展存储器可以扩展用户存储器和数据存储器的容 量安装了 EEPROM的CPU可以直接读写用户存储器和I/O数据，若是安装的是EPROM 存储器，则需要专用的EPROM写入器写入，所以不能存储I/O数据d） 基本指令执行时间执行一条基本指令所需要的时间所需时间越短越好e） I/O点数可以连接的输入输出点数，点数越多，价格越高f） 扩展I/O机架允许扩展的I/O机架g） 支持高密度I/O单元的最大数量单个I/O单元上有大量I/O端子的单元为高密度I/O单元CPU支持的高密度单元数量 是有限的h） 支持特殊I/O单元的最大数量有特殊功能的单元称为特殊I/O单元，这些单元具有模数、数模、模糊、温度、位置、 转速等功能，CPU支持这些单元的数量是有限的。

i） RS232CCPU上是否有串行通信口究竟选择哪一种CPU，需要综合性能、价格和可扩展等诸多因素考虑例如，C200HE-CPU42-E基本配置的技术指标是：用户存储器容量7.2K数据存储器容量6K指令执行时间最小0.3以s支持的最大I/O点数880点可扩展的2个I/O机架可以支持10个高密度I/O单元和10个特殊I/O单元具有RS232C串行通信口，还可以扩展通信板（2） DIP开关该系列CPU中有一个设置CPU的DIP开关，可设置的内容如下：引脚1： ON=允许写入用户存储器；OFF=禁止写入用户存储器引脚2： ON=通电时，外扩存储盒的内容自动读出写入RAM； OFF=不自动读出引脚3： ON=编程器用英文显示信息；OFF=用日文显示引脚4： ON=允许用户设置扩展指令；OFF=使用扩展指令的缺省设置引脚5： ON=用户设置通信参数；OFF=使用缺省通信参数，起始位：1；数据位：7；偶 校验；停止位：2；波特率：9600bps引脚6： ON=编程器采用扩展装段模式；OFF=采用标准模式3） 一般设置引脚1：选择OFF，调试程序时，总是要随时写入用户存储器的，但是当PLC正式运行 时，应该将该引脚设置为OFF。

引脚2；选择OFF，要是有扩展存储器，可以确认是否需要自动读出引脚3：选择ON引脚4：选择OFF，一般不设置扩展指令，若使用特殊的扩展指令时，需要该位为ON引脚5：选择OFF，使用缺省设置引脚6：选择OFF，使用标准模式4） CPU中的电池正常情况下可以使用5年，当ALARM灯闪烁，请在一周内更换电池2.2 I/O单元2.2.1输入/输出单元的一般问题1. 输入单元可以连接的设备(1) 无源触点输出的设备所谓无源触点输出设备，就是按钮或是继电器的常开或常闭触点由于PLC输入单元的 输入电路是一个光耦，所以在触点和PLC输入电路之间需要串联一个电源，当PLC是交流 输入单元，则需要一个交流电源，若是直流输入单元，则需要一个直流电压源触点与PLC 之间的连接如图2-2所示图2-2触点与PLC的连接图2-3三极管作为开关的PLC输入电路连接图(2) 三极管作为开关的输出设备三极管的集电极和发射极之间也可以作为开关使用，当三极管导通时相当于开关闭合，当三极管截止时，相当于开关断开，图2-3显示的就是三极管作为开关的接线图3）具有二极管输出电桥的设备若与PLC连接的设备具有二极管电桥输出电路，则可以按照图2-4所示的电路连接。

图2-4电桥输出设备与PLC交流输入单元连接（3）输入漏电流当使用非触点输出设备时，由于开关元件是晶体管、晶闸管等元件，这些元件会由于自 身的问题或电路设计问题，即使截止时，也会有一个小的电流流过，该电流可能由如下原因 引起：元件自身的漏电流，例如三极管的反向漏电流ICEO控制电路设计不好，元件没有可靠截止若该电流大于1.3mA，就可能引起PLC输入电路发生误动作为ON解决的方法是在PLC 输入端并联一个旁路电阻，如图2-5所示图2-5在PLC输入端并联旁路电阻若已知漏电流为】要求I.小于L3mA，则有如下表达式:其中I.是PLC输入电流Io是漏电流R是旁路电阻\是PLC的等效输入电阻可以查PLC输入回路特性表得到，或者根据下列公 式计算：额定输入电压（247）广额定输入电流（10湖）只要适当选择旁路电阻R的数值，就可以消除漏电流的影响2. 输出单元（1） 输出短路保护输出端子的短路，会损坏输出元件或电路板，使用中应该在输出回路中串连保险丝2） 晶体管输出的残余电压若晶体管输出单元的输出的残余电压大于TTL电路的标准低电平时，应该在晶体管输出 单元与TTL电路之间增加图2-6所示的电路。

图2-6晶体管输出单元与TTL电路的连接（3）晶体管输出的漏电流由于晶体管输出电路的OFF状态时，会有0.1mA左右的漏电流，当负载是晶体管或晶 闸管时可能引起误动作，解决的方法是在负载两端并联一个电阻，如图2-7所示图2-7消除晶体管输出单元漏电流的接线图电阻R的数值由下式计算:R < ^onI式中：Vo孑负载ON时的电压1=漏电流R=旁路电阻4）输出开启电流有些负载在刚通电时的电流是正常工作电流的数倍，常称为负载的开启电流当晶体 管或晶闸管输出单元连接到大的浪涌电流负载时，需要采取图2-8所示的电路加以保护a)b)图2-8消除开启电流的电路其中图2-8a所示的电路是预先给负载（白炽灯等）一个小电流，当输出单元ON的时 候，就不会有冲击电流了；而图2-8b的电路是在输出单元与负载之间串连了一个电阻，这样 可以减小输出单元ON时流过单元的电流5）吸收感性负载的反电势一个感性负载连接到输出单元时，必须在负载上并联一个浪涌吸收器或二极管，见图2-9, 这样由负载产生的反电势就被吸收了L感性负载继电器 双向晶闸管 输出单元IH-条涌吸交流 电源L感性负载继电器 晶体管 输邮元图2-9吸收感性负载浪涌电流的电路一般情况下，电阻阻值选为50Q，电容容量选为0.47p F，而二极管的耐压应该至少三 倍于负载电源电压，电流至少应该1A。

6）互锁电路对于控制电机正反转的电路，为了防止正反转输出同时接通造成电源短路，一般应该 加图2-10所示的互锁电路炒 电机正转输出单元MC1 电机反转MC2'图2-10互锁电路2.2.2输入单元端子的接线1.直流输入单元（1）DC输入单元ID211DC输入单元电路如图2-11所示在电路中使用了多一倍的发光二极管，目的是使输入 电路对电源极性不敏感DC输入单元的参数如表2-1所示ON/OFF电压和输入电阻参数：这二个参数用于确定现场输入开关与PLC之间的距离，这个距离多大，取决于连接开关 与PLC之间的连线电阻、输入回路电源的电压、PLC的输入电阻以及PLC的ON/OFF电压， 就是当开关闭合时，要求加在PLC输入端的电压大于10.2V，而当开关断开时，要求加在PLC 输入端的电压低于3V图2-11 ID211单元的输入电路输入电流参数：该参数用于计算输入开关回路的电源电流ON/OFF响应时间：该参数用于说明输入模块对开关的响应速度，对于快于1.5ms的开 关动作，该模块可能不能动作例如，开关闭合1.5 ms，然后又断开，则输入模块可能捕捉 不到开关的动作而输入回路电源电压参数，用于确定电源电压的范围，低于这个电压，输入模块不动作， 高于这个电压，输入模块中的电路受不了，可能发光二极管要损坏。

表2-1输入单元ID211的参数参数名称参数输入额定电压12-24VDC输入工作电压10.2-26.4VDC输入阻抗2kQ输入电流10mA(24VDC)ON电压10.2VDC minOFF电压3.0VDC maxON响应时间1.5ms， max (24VDC 25°C)OFF响应时间1.5ms， max (24VDC 25C)回路数1 （8点/公共端）内部电流消耗10mA，5VDC max重量。